Kitronik Arcade voor BBC micro: bit en MakeCode Arcade Veel elektronische ontwerpen, zoals batterij-aangedreven systemen,krachtige DC/DC-omvormers vereisen om een stabiele uitgangsspanning te behouden tijdens schommelingen van de ingangsspanning. Hoewel vier-schakelaar step-down tot step-up topologieën een veel voorkomende keuze zijn vanwege hun flexibiliteit en krachtdichtheid,er zijn aanzienlijke ontwerpproblemen bij het uitbreiden van deze systemen tot toepassingen met een hoge stroomDe ontwerper moet zorgvuldig de architectuur binnen de step-down en step-up spanningsregulatoren in evenwicht brengen.de integratie van inductoren en stroomdetectoren zal de totale grootte aanzienlijk beïnvloeden, complexiteit en efficiëntie van het circuit.
Dit document geeft een kort overzicht van de uitdagingen en afwegingen waarmee ontwerpers van elektriciteitssystemen worden geconfronteerd.de oplossingen van de Analog Devices Buck en Boost Pressurizer productlijn worden gepresenteerd en hoe zij deze uitdagingen aanpakken en het ontwerp optimaliserenDe evaluatiepakketten en de software die ontwerpers kunnen gebruiken om het maken en ontwikkelen van prototypes te versnellen, worden benadrukt.
Geïntegreerde afwegingen bij het ontwerp van hoogstroom-step-down-step-up
In een vier-schakelaar step-down-to-step-up-converter vereist de voedingsfase vier MOSFET's, een voedingsinductor en een stroomsensor.Hoe deze componenten worden verdeeld tussen modulepakketten en printplaten (PCB's) is een belangrijke architectonische beslissing voor ontwerpers.
Door de externe plaatsing van inductoren en detectieweerstanden op PCB's heeft de ontwerper volledige controle over de keuze van componenten.kernmateriaal en verzadigingsstroom kunnen nauwkeurig worden afgestemd op de toepassingDeze flexibiliteit heeft echter een prijs: externe componenten nemen ruimte in het bord in, maken de lay-out ingewikkeld en vereisen een zorgvuldige bedrading om het geluid in het huidige detectiepad te minimaliseren.
Het integreren van inductoren en detectieweerstanden in het modulepakket vereenvoudigt het ontwerp en de lay-out, waardoor het aantal componenten en de voetafdruk van het PCB worden verminderd.de inductor is beperkt door de verpakkingsgrootte, waardoor de maximale uitgangsstroom en thermische prestaties kunnen worden beperkt.
Bovendien kan de detectieweerstand worden vervangen door een niet-destructieve stroomsensor, waardoor de detectieweerstand volledig wordt geëlimineerd.het resulteert in complexere integrated circuit (IC) ontwerpen voor step-down - boost modules.
Hoe gaan de drie moduleseries om met de uitdagingen van de stap-down- en stap-up-integratie?
Als onderdeel van haar uitgebreide productlijn μ-modules biedt Analog Devices een breed scala aan DC/DC-modules aan waarmee ontwerpers kunnen kiezen uit deze integratie-strategieën.Dit artikel richt zich op de vier-schakelaar step-down-boost module (figuur 1): LTM4607, LTM4605 en LTM4; LTM8055, LTM8056 en LTM8054; en LTM4712. Elk is voor verschillende gebieden binnen het in- en uitgangsspannings- en stroombereik.
Vier-schakelaar stap-down - stap-up μ Module grafiek
Figuur 1: De vier-schakelaars step-down-step-up μ-modules worden getoond, die op verschillende manieren zijn geconstrueerd voor verschillende invoerspanningen en uitgangsstromen.gewijzigd door Kenton Williston)
DC/DC-omvormer met externe inductor en detectieweerstand
LTM4, LTM4605 en LTM4 geïntegreerde controllers en MOSFET's in μ-modulepakketten met vermogensinductoren en stroomgevoelige weerstanden buiten de schakelplaat (figuur 2).Deze structuur stelt ontwerpers in staat om flexibel te selecteren inductor en inductor weerstand waarden aan specifieke toepassingsvereisten te voldoen.
Schematisch schema van analoge apparaten LTM4, LTM4605 en LTM4
Figuur 2: Verpakking (links) van LTM4607, LTM4605 en LTM4 en overeenkomstige schematische vermogensniveaus (rechts) met uitgeligde externe inductoren en inductieweerstanden.
LTM4, LTM4605 en LTM4pin compatibele 15 mm x 15 mm x 2,82 mm LGA-pakketten.5 V tot en met 20 V en een uitgangsstroom van 12 A (verlaagde spanningsstand)LTM4607 en LTM4 vergroten het inslagbereik bij 10 A (verlaagde spanningsmodus) tot 36 V, waarbij LTM4 het breedste uitgangsspanningsbereik van 0,8 V tot 34 V heeft.
DC/DC-omvormer met geïntegreerde inductor en detectieweerstand
LTM8055, LTM8056,en LTM8054 (figuur 3) integreren vermogen inductoren en stroom sensor weerstanden in μ module pakketten om het ontwerp en de lay-out te vereenvoudigen door het verminderen van het aantal externe componenten op de PCB.
Schematisch schema van analoge apparaten LTM8055, LTM8054 en LTM8056
Figuur 3 toont de module (links) van de apparaten LTM8055, LTM8054 en LTM8056 en belicht de schematische lay-out (rechts) van de geïntegreerde inductor en detectieweerstand.Analoogapparaten)
Van de drie verschillende series die in dit artikel worden besproken, heeft deze serie de laagste uitgangsstroom: 5,4 A voor LTM8054, 5,5 A voor LTM8056 en 8,5 A voor LTM8055 (alle waarden in stap-down-modus).De LTM8056 heeft een invoerbereik van 5 V tot 60 VDe LTM8054 is de meest compacte, 15 mm x 11,25 mm breedte en 3.42 mm hoogte voor ruimtebeperkte ontwerpenLTM8055 en LTM8056 zijn ingekapseld in 15 mm x 15 mm x 4,92 mm.
DC/DC-omvormer met geïntegreerde inductor en niet-destructieve stroomdetectie
LTM4712 (figuur 4) maakt gebruik van verschillende detectiemethoden voor stroom. In plaats van afzonderlijke inspectieweerstanden gebruikt het een eigen NDI-oplossing die in de module is geïntegreerd.Dit elimineert het vermogen verlies in verband met de speciale detectie weerstand.